Luận Văn Nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn chiết rút - kết tủa Collagen từ da cá Tra

Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn chiết rút - kết tủa Collagen từ da cá Tra


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC . ii
DANH M ỤC CÁC BẢNG . v
DANH M ỤC CÁC HÌNH . vi
LỜI M Ở ĐẦU 1
Ch ương 1: TỔNG QUAN 3
1.1. T ổng quan về cá Tra 4
1.1.1 Nguồn lợi cá Tra . 4
1.1.2 Sản l ượng nuôi v à thị trường xuất khẩu cá Tra ở Việt Nam 5
1.1.3. Khái quát chung về cá Tra . 8
1.1.4. Thành phần khối lượng và thành ph ần hóa học của cá Tra 13
1.1.5. Nguyên liệu da cá Tra 14
1.2. Tổng quan về Collagen . 14
1.2.1. Khái niệm . 14
1.2.2. Phân lo ại . 15
1.2.3. Cấu tạo v à cấu trúc . 15
1.2.4. Tính chất của Collagen . 17
1.2.5. Ứng dụng của Collagen 21
1.2.6. Các nghiên cứu trong và ngoài n ước . 24
1.3. Các phươ ng pháp kết tủa Collagen 26
iii
1.3.1. Tủa bằng muối . 26
1.3.2. Tủa bằng ph ương pháp đẳng điện . 27
1.3.3. Tủa bằng ion kim loại 27
1.4. Hóa chất . 27
1.4.1. Axit citric C
6H8O7 . 27
1.4.2. Muối Natri C lorua NaC l 29
1.5. Các yếu tố ảnh h ưởng đến công đoạn chiết –kết tủa . 30
Ch ương 2: Đ ỐI TƯỢNG VÀ PHƯ ƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32
2.1. Đ ối tượng nghiên cứ u . 33
2.1.1. Da cá Tra . 33
2.1.2. Hóa chất 33
2.2. Ph ương pháp nghiên c ứ u . 34
2.2.1. Phương pháp thu và x ử lý mẫu . 34
2.2.2. Phương pháp phân tích 34
2.2.3. Phương pháp x ử lý số liệu 35
2.2.4. Phương pháp tối ư u hóa các thông số kỹ thuật . 35
2.2.5. Thi ết bị sử dụng để thực hiện thí nghiệm . 35
2.3. Sơđồ bố trí thí nghiệ m . 36
2.3.1. Sơđồ quy tr ình nghiên cứu . 36
2.3.2. Sơđồ bố trí thí nghiệm xác định chế độ chiết - kết tủa Collagen từ da cá Tra sau khi xử
lý . 38
Ch ương 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43
3.1. Kết quả phân tích thành phần hóa học cơbản của da cá tra . 44
3.2. Kết quả xác định chế dộ chiết –kết tủa Collagen từ da cá tra sau khi xử lý 44
iv
3.2.1. Kết quả thăm dò ch ế độ chiết- kết tủa Collagen từ da cá Tra đã x ử lý . 44
3.2.2. Kết quả tối ư u chế độ chiết –kết tủa Collagen t ừ da cá đã xử lý 50
Ch ương 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN . 58
4.1. Kết luận . 59
4.2. Đ ề xuất ý kiến . 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60
PHỤ LỤC . 62
v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1.Tình hình sản xuất và tiêu thụ cá Tra. . 05
Bảng 1.2.Một số loài trong giống cá tra (Pagasius) ở Việt Nam . . 09
Bảng 1 .3.Tỷ lệ khối l ượng các thành phần k hác nhau của cá Tra. . 13
Bảng 1.4.Thành phần hóa học cơ b ản của cá Tra. 13
Bảng 1.5. Một số tính chất muối ăn của NaCl . 29
Bảng 3.1.Thành phần hóa học cơ b ản của da cá Tra 44
Bảng 3.2.Kết quả các thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm công đoạn chiết-kết tủa
Collagen 50
Bảng 3.3.Kết quả thí nghiệ m ở tâm phương án. . 53
Bảng 3.4.Kết quả tối ư u hiệu suất thu Collagen trong công đoạn chiết-kết tủa 52
Bảng 3.5.Kết quả tối ư u đ ộ nhớ t của Collagen trong công đoạn chiết kết tủa 54
Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệ m xác định chế độ chiết –kết tủa Collagen tố ưu 56
vi
DANH MỤC CÁC H ÌNH
Hình 1.1.Hình ảnh trang thái bên ngoài c ủa cá tra . 08
Hình 1.2.Cấu trúc của Collagen 16
Hình 2.1.Nguyên liệu da cá Tra . 33
Hình 3.1. Đồ thị biể u diễn sự ảnh h ưởng của tỷ lệ dung dịch (dung dịch Axit citric/da cá)
đến hiệu quả chiết Collagen . 44
Hình 3.2.Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ Axit citric đến hiệu quả chiết
Collagen 45
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn sự ảnh h ưởng của thời gian ngâm da cá trong dung dịch Acid
citric đ ến hiệu quả chiết collagen 46
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đ ế n hiệu quả kết tủa
Collagen 48
Hình 3.5.Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu Collagen trong công đo ạn chiết-kết tủa 52
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn độ nhớ t của Collagen thu được ở công đoạn chiết-kết tủa . 55
1
LỜ I MỞ ĐẦU
Collage n là m ột polyme với bản ch ất là protein dạng sợi chiế m tới 25% tổng
lượng protein trong cơ th ể người, có chức năng chính là k ết nối các mô trong cơ thể lại
với nhau. Các nhà khoa học thư ờng ví Collagen giống như m ột chất keo dính các bộ
ph ận trong cơ th ể ng ư ời lại thành m ột khốihoàn ch ỉnh, nếu không có chúng c ơ thể
ngư ời sẽ chỉ là các phần rời rạc. Colla gen có thể đư ợc thu nhậ n thông qua ăn uống thực
ph ẩ m. Tuy nhiê n, hiện nay nguồ n thực phẩm cung cấp Colla gen cho cơ thể con người
hầu nh ư rất ít, trong khi các triệu chứng thiếu Colla gen c ủa c ơ thể con ngư ời đang ng ày
càng nhiề u, biểu hiện rõ rệt như không thể tái tạo xương, thiếu tế b ào sụn, viê m khớp
xương, hay các bệnh về đĩa đệm cột sống . [20].
Bên cạnh đó, ngư ời ta đ ã khám phá ra rất nhiều ứng dụnghi ệu quả c ủa Collagen
trongngà nh y dư ợc và mỹ phẩ m. Trong y học, nhờ tính chất tái tạo cấu trúc mô,
Collagen được sử dụng rộng rãi để sản xuất da nhâ n tạo thay thế cho phần da chết của
các vết bỏng, hay nó cũng đư ợc sử dụng cho các mục đích điều trị về răng, điều trị sau
ph ẫu thuật chấn thương, chỉnh h ình. Trong ngà nh m ỹ phẩm, ngư ời ta sản xuất các sản
ph ẩ m Collagen như m ột thứ vũ khí chống lão hóa và tái tạo da rất hiệu quả [20] .
Collage n có thể tách chiết từ rất nhiều nguồn nguyê n liệu khác nhau như da,
gân, xương, sụn c ủa các lo ại động vật, hay có thếtách chi ết Collagen từ vẩy, bong
bóng cá. Ở Việt Na m, lư ợng phế liệu da cá từ các nhà máy chế biế n c á Tra, cá Basa, cá
Bớp là rấtl ớn. Hiện nay hầ u hết các doanh nghiệp chế biến cá Tra, cá Basa đều
chưa tìm được h ư ớng giải quyếtlư ợng lớn phế liệ u này mà mới chỉ dừng lại ở việc
xu ất khẩu da dưới dạng nguy ê n liệu thô (da cá tra- basa đông lạnh) cho cáccông ty
nước ngoài chế biến tiếp. Do v ậy giá trị xuất khẩu không cao [ 20].
2
Chính vì vậy đề tài “Nghiên cứu tối ưu hóa công đoạn chiếtrút-kết tủa
Collagen t ừ da cá Tra” góp phần tìm ra gi ải pháp nâng cao hiệ u quả sử dụng phế liệu
da cá Tra nhờ tạo ra sản phẩ m Collagen có giá trị cao hơn hẳn da cá Tra thô đông lạnh
là c ấp thiết. Giúp các doanh nghiệp có khả năng sản xuất ra sản phẩmcó giá trị cao
hơn từ da cá, góp phần tăng th ê m l ợi nhuận cho doanh nghiệp thay vì xu ất khẩu da thô.
3
Chương 1
TỔNG QUAN
4
1.1. Tổng qua n về cá tra
1.1.1 Nguồn lợi cá Tra
Cá Tra phân bố ở một số nước Ðông Nam Á như Campuchia, Thái Lan,
Indonexia và Vi ệt Nam. Ðâylà m ột trong những lo ài cánuôi quan tr ọng có giá tr ị kinh
tế. Cá Tra đư ợc nuôi phổ biến hầu hết ở các nư ớc Ðông Na m Á, là một trong 6 loài cá
nuô i quan trọng nhất của khu vực này. Bốn nước trong hạ lưu sông Mê kông đ ã có
nghề nuô i cá Tra truyền thống là Thái la n, Campuc hia, Lào và Vi ệt Nam do có nguồn
cá Trat ự nhiên phong phú. Ở Ca mpuchia, t ỷ l ệ cá Tra thả nuôi chiế m 98% trong 3 loài
thu ộc họ cá Tra, chỉ có 2% là cá ba sa và cá vồ đém, sản lư ợng cá Tra nuô i chiếm một
nửa t ổng sản lượng các loài cá nuô i. Mộtsố nư ớctrong khu vực như Thái Lan,
Malaysia, Indonesia đã nu ô i cá Tra có hiệ u quả từ nhữ ng thập niê n 70- 80 [17 ].
Hiệ n na y nuôi cá Tra đ ã phát triển ở nhiều địa phương, không ch ỉ ở Na m bộ m à
một số nơi ở miề n Trung và miền Bắc cũng bắt đầu quan tâ m nuôi các đối tư ợng này.
Nuôi thương phẩ m thâ m canh cho năng suất rất cao, cá Tra nuôi trong ao đạt tới 200 -300t ấn/ ha, cá tra nuôi trong bè có th ể đạt tới 100 -300 kg/m
3
bè. Ð ồng bằng sông
Cửu Long ( ĐBS CL) và các tỉnh Na m bộ mỗ i nă m cho sản l ư ợng cá tra nuôi hàng
trăm ngàn t ấn. ÐBSCL có hơn 50% số tỉnh nuôi cá b è, nhưng tập trung nhất là hai tỉnh
An Giang và Ðồng Tháp, với hơn 60% số b è nuô i và có nă m đã chi ếm tới 76% s ản
lượng nuô i cá bè c ủa toàn vùng[17].
Nguồn gi ốngcá Tra trước đây hoàn toàn ph ụthuộc vào vớt trong t ự nhiên. Hàng
năm vào kho ảng đầu tháng 5 âm lịch, khi n ư ớc mưa từ thư ợng nguồn sông C ửu Long
(MêKông) b ắt đầu đổ về thì ngư dân vùng Tân châu (An Giang) và H ồng ngự (Ðồng
Tháp) dùng một loại lư ới hình phễu gọi là ’đáy’ đ ể vớt cá bột. Cá Tra bột được chuyển
về ao để ương nuô i thành cá giống cỡ 7-10cm và đư ợc vận chuyể n đi bán cho người
nuô i trong ao và bè khắp vùng Na m Bộ. Khu vực ương nuô i cá giống tập trung chủ yếu
ở các địa phương như Tân Châu , Châu Đốc, Hồng Ng ự, các cù lao trên sông Ti ền
5
Gia ng như Long Khánh, Phú Thu ận. Sản lư ợng vớt cá bộtngày càng giảm do bi ến
động của điều kiện mô itrư ờn g và sự khai thác quá mức của con ngư ời. Ðầu thập ni ên
90, sản lư ợng cá bột vớt h àng nă m chỉ đạt 150- 200 triệu con [17].
Nghiên c ứu sinh sản nhâ n tạo cá Tra đư ợc bắt đầu từ năm 1978. Từ nă m 1996,
trường Ðaị học Cần Thơ, Viện nghiên cứu nuôi trồng Thủy sản II, công ty Agifis h An
Gia ng đã nghiê n cứu nuôi vỗ thành th ục cá bố mẹ v à cho đ ẻ nhâ n tạo cá basa, cá Tra
thành công, chủ động giải quyếtcon giống cho nghề nuôi cá này [17 ].
1.1.2 S ản lượng nuôi và thị trư ờng xuất khẩu cá Tra ở Việ t Nam
Trong khoảng 7 năm gần đây, nhất là từ năm 2006 đến nay, nghề nuôi cá Tra đã
phát triển mạnh ở ĐBSCL và cả nư ớc. Năm 2006, diện tích nuôi cá Tra của ĐBSCL
ch ỉ 3.797 ha, năm 2008 đã tăng lên đ ến 5.700 ha. Diện tích đ ã thu ho ạch đến ng à y 19/
6/ 2009 là 1.133 ha, với sản lượng 312.337 tấn, năng suất bình quân 240 tấn/ha. Không
tính lượng cá tồn đọng gần 7.000 tấn, sản lư ợng đến kỳ thu hoạch tính đến tháng 6/
2009 đ ã gần 120.000 tấn[23] .
Nghề nuôi cá Tra c òn phát triển lan rộng ra các tỉnh miền Trung và miề n Bắc.
Mặc d ù chỉ mới tiếp cận với nghề nuô i cá n ư ớc ngọt này nhưng nh ững hộ dân n ơi đây
đã thu đư ợc những kết quả đáng kể. Điển h ình như ở H à Tây đã có mô hình nuô i cá
Tra đạt 80 tấn/ha, hay ở Nghệ An có mô h ình nuôi đ ạt sản lư ợng 150 tấn/ ha[23] .
B ảng 1.1. Tình hình sản x uất và tiêu th ụ cá Tra .


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt:
1. Phạ m Thị Trân Châu, Trần Thị Áng (1992), Hóa sinh h ọc, Nhà xuất bản Trư ờng
Đại học Sư ph ạ m.
2. Trần Thị Huyề n (2009), Nghiên cứu quy t rình s ản xuất Collagen từ da cá
Tra, luậ n văn thạc sỹ kỹthu ậtTrư ờng Đại học N ha Trang, Nha Trang.
3. Đặng Thị Thu Hương (2009), Bài giảng “ thiết kế v à phân t ích thí nghiệm ”,
Trư ờng Đạ i học Nha T rang , Nha Trang.
4. Trần Thị Luyến, Đỗ Minh Phụng, Nguyễn Anh Tuấ n (2004), Sản xuất các chế
ph ẩm kỹ thuật và y dư ợc từ phế liệu t hủy sản, Nxb Nông nghiệp.
5. Trần Thị Luyến (2001), Nh ững phản ứng cơ bảnvà các biến đổi của t hực phẩm
trong quá t rình ch ế biến và b ảo quản , Trường Đại học Thủy sản, Nha Trang.
6. Đỗ Minh Phụng, Đặng Văn Hợp (1997), Phân t ích k iểm nghiệm sản phẩm t h ủy
sản, Đại học Thủy sản, Nha Trang
7. Lê Ngọc Tú, Bùi Đ ức Hợi, Lưu Duẩn, NgôHữu Hợp, Đặng Thị Thu, Nguyễn
Trọng Cẩn (2003), Hóa học thực phẩm , Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà N ội.
Tài liệu Tiếng Anh
8. C Meena, S A Mengi and S G Deshpande, Biomedical and indust rial
applicat ions of collagen, Proc. Indian Acad. Sci (Che m. Sci.), Vol. 111, 1999, pages
319-329.
61
9. HaiYing Liu, Ding Li, ShiDong Guo(2007), St udies on Collagen from the skin
of channel catf ish (Ictalurus punct aus), Food che mistry, pages 621- 625.
10. K. A. Nam, S. G. You, and S. M.Kim(2007) , Physicochemical propert ies of
squid skin collagen, proceedings of the 11t h int ernat ional symposium on the
efficient applicat ion and preservat ion of marine biological resources, Nha Trang
university, pages 89.
11. LS. Sensrsture, Pyo- JamPark, Se- Kwon Kim(2006), Isolat ion an d
charact erization of Collagen from brown backed t oadf ish sk in, Bioresource
technology, pages 191 - 197.
12. Maria Sadowska, Ilona Kolodziejska, Celina Niecikowska(2003) , Isolat ion of
Collagen from the sk in of Baltic cod (Gadus morhua) , Food che mistry, pages 257-262.
13. Min Zhang, Wentao, Guoying Li (2009), Isolat ion and characterisat ion of
Collagen f rom t he skin of largefin longbarbel catf ish (Myst us macropterus) , Food
che mistry, pages 826-831.
14. Takeshi Nagai, Masami Izumi, Masahide Ishii(2004) , Fishscale collagen-preparation and part ial characterizat ion, Internationa l Journal of Food Science and,
Techno logy, pages 239 - 244.
15. Takeshi Nagai, Nobutaka Suzuki(2000) , Isolation of Collagen f rom f ish wast e
unk ed and f ormed deli roll, mat erials-sk in, bone, and fins, Food che mistry, pages
277-281.
16. Takeshi Nagai, Eij i Ya mashita, Kei Taniguchi, Norio Kana mori (2001 ) , và
Nobutaka Suzuki, Isolat ion and characterisat ion of Collagen from outer skin waste
mat erial of cutt lefish, Food che mistry 72, pages 425- 429.
Tài liệ u We b
62
17. http://www.nghean.go v.vn/adnews/defa ult.asp? m=134&act=view&id=124
&p=275
18. http://www.vient huysan2.com/ index.php?do=news&act=detail&id=155
19. http://en.wik ipedia.org/wik i/
20. www.fistenet.gov.vn www.vmedicalspa.com
21. www.hc mbiotech.com.vn/print.php
22. http://www.sciphar.co m/Nutrit iona l%20sup plement/Collagen.asp?gclid=CK
23. www.tienphong.vn/ ./Index.aspx .
24. http://vietna mnet.vn/kinhte/2007/07/715879/
25. www.vinanet.com.vn
26. http://www.worthington- biochem.com/ index/ma nual.ht ml